基于单片机的高精度超声波液位检测系统.pdf

第22卷第all 机电产品开发与剀新 v01．22，No．3 呈塑呈生曼旦 旦!：!!!!竺竺!苎!!!!：竺!!!!!竺竺坐!!!苎兰!竺塑!型!!塑!!竺 塑型：!呈Q里皇 文章编号：1002—6673(2009)03—148-03 基于单片机的高精度超声波液位检测系统 宋继红 (长春大学电子信息工程学院，吉林长春130022) 摘要：介绍一种使用超声波进行液住检测的微机控制系统及其硬件组成和相应软件流程图。为使测量具 有较高的精度，系统在测量方式上采用在容器底部放置超声波探头的回波检测法．使超声波在液 体中来回传播以稳定超声波传播速度。该系统由脉冲发射电路，变增益接收电路。温度补偿电路 和相应的控制电路组成。 关键词：超声波；单片机：液住检测 中图分类号：TP39文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1002—6673．2009．03．063 度，在使用中，根据环境温度的变化，要进行温度补 0引言 偿，否则将会有比较大的误差[tl。 液位测量广泛应用于石油、化工、气象等部门。随 2系统的硬件设计 着计算机技术、无损检测与识别技术日益朝智能化、高 可靠性、高速自动化在线检测方向发展。实现无接触、 硬件主要包括AT90S8535单片机最小系统．超声波 智能化测量是液位计目前的发展方向。超声波液位计是 发射电路和接收电路、温度检测电路、ZLG7290键盘显 非接触式液位计中发展最快的一种。但目前的测量装置 示电路、打印接口电路和与上位机通信的接口电路等部 存在精度低。测量数据不稳定等问题．影响到超声波测 分。 距系统在一些精度要求较高的场合的应用。本文针对各 2．1·单片机电路 种影响超声波测量精度因素提出了带有温度补偿的动态 自校正超声液位测量方案，为了实现小盲区高精度测 SRAM数据存储器，故在一般情况下不需要扩展存储 量，设计了发射电路、多级接收和单片机控制回路。 器。只需要复位电路和时钟电路就可以构成A啊0$8535 单片机的最小系统阁。 1超声波测距的原理 2．2超声波发射电路设计 发射声波传感器由脉冲信号激励发出超声波．通过 超声信号的产生和发射电路由分频器触发器和功率 传声媒介传到被测液面，形成反射波；反射波再通过传 放大电路组成，其主要功能是产生并发送一个单一频率 声介质返回到接收传感器。传感器把声信号转换成电信 的超声信号脉冲波S。超声波发射器在幅度为20V，频 号，由仪表计算出超声波从发射到接收所传播的时间。 再根据超声波在介质中传播的速度，利用式(1)就可以 波，遇障碍物后反射，由超声波的接收器接收回波。通 确定液位的高度了。 过单片机的定时器可测出超声波脉冲串发射至接收到回 波信号所需的时间t，根据式(1)即可算出超声波传感器 h：L-訾$cos0：塾掣车生 (1) Z 二 到障碍物之间的距离h。这样发一次脉冲测量一次距离， 式中：俨液体和气体媒质中的声速；0一发射超声 然后每5个距离去掉最大、最小值后取一次平均值显示 波的入射角。设超声波的发射传感器和接收传感器距离 并存储。 容器底部的距离为L，传感器之间的距离为m。由于超 根据